(57)【要約】本発明は、円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサの製造方法及びまたその結果としての円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの円筒形コイル状要素と、前記円筒形コイル状要素を収容するように構成された本体を含む外部ケーシングとを備えた円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサの準備プロセスであって、前記プロセスは、
ｉ）少なくとも一つの正電極と、少なくとも一つの負電極と、前記正電極および前記負電極の間に挿入される少なくとも一つの隔離板とを備えた、Ｘ−Ｘ軸線を中心とする円筒形コイル状要素を用意する段階と、
ここで、前記正電極および前記負電極と前記隔離板とが前記Ｘ−Ｘ軸線を一周するように一緒に巻かれると共に、前記円筒形コイル状要素が前記Ｘ−Ｘ軸線に沿った中央自由空間を有し、
前記正電極は、アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入が可能であって、および／または前記アルカリ金属Ｍ１のイオンの吸着および脱着が可能である少なくとも一つの正電極活性物質を備えると共に、正電極集電体に配置され、
前記負電極は、アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入が可能である少なくとも一つの負電極活性物質を備えると共に、負電極集電体に配置され、
ｉｉ）前記円筒形コイル状要素を収容するように構成された外部ケーシングの本体に前記円筒形コイル状要素を挿嵌する段階と、
ｉｉｉ）前記アルカリ金属Ｍ１の塩と有機溶剤とを含む非水系電解液に前記円筒形コイル状要素を含浸する段階と、
を含み、
前記プロセスは、
ｉｖ）前記段階ｉｉｉ）の前後において、前記アルカリ金属Ｍ１を含む固体塊を前記円筒形コイル状要素の前記中央自由空間へ挿嵌する段階と、
ｖ）短絡を発生させるとともに、前記アルカリ金属Ｍ１のイオンを前記円筒形コイル状要素の前記負電極に挿入するように、前記固体塊を前記負電極に電気的に接続する段階と、
ｖｉ）前記円筒形コイル状要素から前記固体塊を抜出する段階と、
ｖｉｉ）前記円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサを得るため、前記外部ケーシングの前記本体を密閉する段階と、
をさらに含むプロセス。
【請求項２】
前記段階ｉ）は、
ｉ‐１）少なくとも一つの正電極と、少なくとも一つの負電極と、前記負電極と前記正電極との間に挿入される少なくとも一つの隔離板とを組み立てるサブ段階と、
ｉ−２）前記軸線Ｘ−Ｘに沿った中央自由空間を有する円筒形コイル状要素を形成するために前記組立体を前記軸線Ｘ−Ｘの周りに螺旋状に巻くサブ段階と、
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記負電極の前記活性物質は、グラファイトと、任意に活性炭、グラフェン、カーバイド誘導炭素、硬質炭素、および軟質炭素から選択される物質とを含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記正電極活性物質は、多孔質炭素系物質または遷移金属酸化物を含む、請求項１から３のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記正電極活性物質は、活性炭と、任意にグラファイト、グラフェン、カーバイド誘導炭素、硬質炭素、および軟質炭素から選択される物質とを含む、請求項１から４のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記負電極の前記集電体が銅からなる、請求項１から５のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記正電極の前記集電体がアルミニウムからなる、請求項１から６のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記アルカリ金属Ｍ１が、リチウムとナトリウムとカリウムとから選択される、請求項１から７のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記固体塊は、前記アルカリ金属Ｍ１のみから成り、
前記個体塊は、前記アルカリ金属Ｍ１の固体バーまたは固体ロッドの形である、
請求項１から８のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記負電極の全電荷の７０％から９５％の範囲の値まで前記アルカリ金属Ｍ１のイオンを前記負電極に帯電可能にするのに充分な時間だけ前記段階ｖ）が続く、請求項１から９のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
ｖｉ’）前記段階ｖｉ）の後又は前記段階ｖｉ）の間に、前記外部ケーシングの前記本体に存在する余剰の非水系電解液を空にする段階をさらに含む、請求項１から１０のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
閉止栓、蓋、溶接、またはキャップを用いて前記段階ｖｉｉ）が実行される、請求項１から１１のうちいずれか一つに記載のプロセス。
【請求項１３】
前記外部ケーシングの前記本体が下部と上部とを有し、
前記正電極の前記突出集電体を前記外部ケーシングの前記本体の前記下部に配置しつつ、前記負電極の前記突出集電体を前記外部ケーシングの前記本体の前記上部に配置するように前記段階ｉｉ）が実行される、請求項１から１２のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記段階ｉｉ）は、
ｉｉ‐１）前記負電極の前記突出集電体が前記コイル状要素の一端において導電材料からなる部品に電気的に接続されるサブ段階を含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記段階ｉｉ）は、
ｉｉ‐２）前記正電極の前記突出集電体が前記コイル状要素の一端において前記外部ケーシングの前記本体の前記下部に電気的に接続されるサブ段階を含む、請求項１３または１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記段階ｉｉ）の完了時に、前記外部ケーシングの前記本体の前記下部が密封状態で確実に閉じられ、
前記段階ｉｖ）による前記挿嵌が、前記外部ケーシングの前記本体の前記上部により実行される、請求項１３から１５のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１７】
導電材料からなる前記部品が、前記負電極の前記集電体と同一の導電材料により構成されている、請求項１４から１６のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１８】
導電材料からなる前記部品は、前記超コンデンサの前記外部ケーシングの前記本体の前記上部を少なくとも部分的、実際には完全に、一時的な漏出防止状態で閉じるように構成されている、請求項１４から１７のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１９】
導電材料からなる前記部品は、前記外部ケーシングの前記本体の前記上部を漏出防止方式で通過可能である、請求項１４から１８のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記段階ｖ）の間に、前記固体塊は、請求項１４および１７〜１９に記載された「導電材料からなる第１部品」として知られる前記導電材料からなる部品に、または「導電材料からなる第２部品」として知られる導電材料からなる別の部品に機械的および電気的に接続され、
前記導電材料からなる第２部品は、前記導電材料からなる第１部品との直接的または間接的な電気的接続を確保するように構成されている、
請求項１４から１９のうちいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記段階ｉｖ）の完了時に、導電材料からなる前記第１部品および前記第２部品の組み合わせは、前記外部ケーシングの前記本体の前記上部を完全に閉じる、請求項２０に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記導電材料からなる第１部品は、前記円筒形コイル状要素の前記中央自由空間への前記固体塊の通過および挿嵌を可能にする中央自由空間を備え、
前記導電材料からなる第２部品は、前記段階ｉｖ）の完了時に前記第１部品の前記中央自由空間を完全に覆う又は閉じるように構成されている、
請求項２０または２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
請求項１から２２のうちのいずれか一項に記載されたプロセスにより得られる、円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサの準備プロセスに、そしてこのプロセスにより得られる円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン（Ｌｉイオン）ハイブリッド超コンデンサは、リチウムイオン電池の貯蔵と電気化学二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）の原理を組み合わせたものであり、標準的なＥＤＬＣでは概して１３または１４Ｗｈ・ｋｇ−１程度の高いエネルギー密度を有する。標準的なＥＤＬＣの対称セルは、金属集電体に装着された二つの同一の容量性電極（炭素電極は概して１０００と２０００ｍ２．ｇ−１の間の非常に高い比表面積を有する）で構成され、その間では多孔質隔離板が電子絶縁を保証する。アセンブリは電解質に浸漬される。このような未帯電セルの電位差は０Ｖであり、直流セルの定電流充電の間に時間とともに線形増加する。充電中に、正電極の電位は線形増加し、負電極の電位は線形減少する。放電中に、セル電圧は線形減少する。有機媒体中で作動する工業用の対称ＥＤＬＣは通常、２．７Ｖ程度の公称電圧を有する。対照的に、Ｌｉイオン超コンデンサの場合には、リチウムイオン電池タイプの負電極は、システムの充電および放電中の実質上の一定の電位を特徴とする。超コンデンサの動作電圧、ゆえにそのエネルギー密度を上昇させるため、ＥＤＬＣの負電極が「リチウムイオン電池」タイプの炭素電極と置き換えられたハイブリッド超コンデンサが提案されている。
【０００３】
このタイプのハイブリッド超コンデンサで解決されるべき主な問題は、不動態化層の形成と、負電極へのリチウムの挿入／投入である。リチウムイオン挿嵌の第１サイクル中に、負電極の不動態化により、この電極の表面での中間層の形成が可能になる。この受動態層の存在状態で、負電極への挿入／投入の前にリチウムイオンが脱溶媒和される。良好に形成された不動態化層の存在は、システムの循環中にリチウムを含む溶剤の投入による負電極の炭素面の剥離を防止することが可能になる。０．５＜ｘ＜１のＬｉ〜ｘＣ６組成物が得られるまで、リチウムが負電極へ挿入／投入される。動作中に、ｘは０．５と１の間を維持し、これを理由に、ハイブリッド超コンデンサの連続的な充電／放電中に負電極の電位は比較的安定したままである。
【０００４】
最新技術では、不動態化層を製造して充分な量のリチウムイオンを負電極に挿入／投入するために、リチウム金属のソースをハイブリッド超コンデンサに追加することが知られている。詳しく記すと、ハイブリッド超コンデンサの組立中に、例えば、開始時、終了時、および／または積層体の中間に、正電極と負電極と隔離板の異なる層による積層体へ一つ以上のリチウムシートが挿嵌される。予備的な（そして必要な）形成段階（つまり初期形成段階）の間に、積層体へ挿嵌されたリチウムシートに起因するリチウムイオンが負電極へ挿入される。すべてのリチウムが消費されると、リチウムイオン超コンデンサが充電および放電される。しかしながら、この方法には、後述する短所が見られる。まず始めに、一方では、この量をハイブリッド超コンデンサのすべての負電極を形成するのに充分な量にするため、他方では、ハイブリッド超コンデンサの予備的形成段階の後でこれが完全に消費されるために、ハイブリッド超コンデンサに寄与する正確な量のリチウムを用意する必要がある。これは、予備的形成段階の後でのリチウム金属の存在が、次のサイクル中のデンドライトの形成とシステムの短絡という結果を招くからである。さらに、超コンデンサの組立中のリチウムシートの挿嵌は、組立プロセスを複雑で費用の高いものにする。これは、従来の組立プロセスと比べて段階の数が増加するからである。積層体への挿嵌の間にリチウム金属の劣化を防止するために組立は湿度制御雰囲気で実行されなければならず、上で説明したように、投入されるリチウム金属の量は校正されなければならないので、組立の前に一連の予備的検査の使用および計算が行われ、セルのパラメータの一つ（例えば、電極の厚さ、電極のタイプ、その他）が修正される場合にはこれが繰り返されなければならない。
【０００５】
例を挙げると、特許文献１は、正電極と負電極と隔離板との層の積層体または巻付け体で構成されるハイブリッド超コンデンサへのリチウム金属の犠牲ソースの介在配置を記載している。ハイブリッド超コンデンサへ導入されるリチウム金属の量は、ａ）負電極活性物質の重量単位あたりの負電極の容量が正電極活性物質の単位重量あたりの正電極の容量より少なくとも３倍大きく、ｂ）正電極活性物質の重量が負電極活性物質の重量より大きくなるように計算される。ハイブリッド超コンデンサが正電極と負電極と隔離板との層の巻付け体で構成される時に、リチウムシートは、巻付け体の最外層の負電極の集電体への圧力により装着されるか、巻付け体の中心に配置されうる。第一のケースでは、巻付け体がリチウムソースで被覆されるので組立後の巻付け体での電解質の浸透が減速する。ゆえに電解質が巻付け体の内側で拡散されるのには困難が伴う。第二のケースでは、リチウム金属が巻付け体の中心に導入される方法および瞬間が記載されていない。ハイブリッド超コンデンサでリチウム金属が電気接続される方法もやはり記載されていない。
【０００６】
特許文献２は、電極および隔離板の巻付け体の中心にリチウムイオンが配置されるハイブリッド超コンデンサの準備プロセスを記載している。詳しく説明すると、正電極と負電極と隔離板の層が巻かれてから、巻付け体の中心にリチウム金属が配置される。リチウム金属は、集電体として作用する金属ロッド（例えばニッケル、鋼）の周りに巻かれたリチウムのシート、またはリチウム金属の層と集電体（例えば銅）の多孔層による巻付け体、または集電体の多孔質円筒管へ挿嵌されるリチウム金属の円筒管の形である。それから電解質が追加され、超コンデンサが密封閉止され、負電極へリチウムイオンを挿入するために予備的形成段階（または初期形成段階）が実行される。やはりここでも、第１充電サイクルの終了時にリチウム金属の残存を防止するように、リチウム金属の量が校正される。さらに、中心でのリチウム金属の存在は電解質による電極の含浸を阻害しうる。最後に、巻付け体の中心でのリチウム金属の支持は、超コンデンサの電気的経年化の間に形成される気体により発生される過圧を収集することが通常は想定される自由空間の一部分を占める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第１４００９９６号明細書
【特許文献２】特開２００７−０６７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述した先行技術の短所を克服することと、経済的で簡単であり、特にリチウム金属のソースの構成が単純化され、使用されるリチウム金属の質量の事前校正を回避することを可能にするハイブリッド超コンデンサの準備プロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主題は、少なくとも一つの円筒形コイル状要素と、円筒形コイル状要素を収容することが想定される本体を含む外部ケーシングとを包含する円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサの準備のためのプロセスであって、このプロセスは、少なくとも以下の段階、すなわち、
ｉ）少なくとも一つの正電極と少なくとも一つの負電極と正および負の電極の間に挿入される少なくとも一つの隔離板とを包含してＸ−Ｘ軸線を中心とする円筒形コイル状要素を準備することであって、正および負の電極と隔離板とがＸ−Ｘ軸線を一周するように一緒に巻かれ、円筒形コイル状要素がＸ−Ｘ軸線上の中央自由空間を有し、
＊アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入が可能である、および／またはアルカリ金属Ｍ１のイオンの吸着および脱着が可能である少なくとも一つの正電極活性物質を包含し、正電極が正電極集電体に装着され、
＊負電極が、アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入が可能である少なくとも一つの負電極活性物質を包含し、負電極が負電極集電体に装着される、
ことを前提とすることと、
ｉｉ）円筒形コイル状要素を収容することが想定される外部ケーシングの本体へ円筒形コイル状要素を挿嵌することと、
ｉｉｉ）アルカリ金属Ｍ１の塩と有機溶剤とを包含する非水性電解液に円筒形コイル状要素を含浸することと、
を包含し、
このプロセスは、加えて、
ｉｖ）段階ｉｉｉ）の前または後に、アルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊を円筒形コイル状要素の中央自由空間へ挿嵌することと、
ｖ）短絡を起こすとともに、アルカリ金属Ｍ１のイオンを円筒形コイル状要素の負電極へ挿入するように、固体塊を負電極と電気接続することと、
ｖｉ）円筒形コイル状要素から固体塊を抜出することと、
ｖｉｉ）円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサを得るため、外部ケーシングの本体を密封閉止することと、
を包含することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプロセスは簡単で経済的である。超コンデンサに残留アルカリ金属が存在することにより引き起こされるデンドライトの形成および／または短絡のリスクを防止しながら、充分な量のアルカリ金属を負電極に挿入することが可能になる。これは、一方では段階ｖ）が、初期形成段階としても知られる負電極の予備的形成段階であるためである。ゆえに、段階ｖ）またはｖｉ）の完了時に、ハイブリッド超コンデンサの負電極は充電および放電サイクルの使用準備が整っている。また、コイル状要素（つまり螺旋状に巻かれた電極組立体）の中央に存在するアルカリ金属Ｍ１が、負電極の形成から［つまり段階ｖ）の後に］、そして超コンデンサの密封（かつ確実な）閉止の前に［つまり段階ｖｉｉ）の前に］、超コンデンサから抜出される［段階ｖ）］。さらに、アルカリ金属Ｍ１が抜出される際に、この抜出の結果生じる超コンデンサの中央の自由空間が、充電／放電サイクル（循環）により、または定電圧を維持すること（フローティング）により超コンデンサの電気的経年化の間に発生される気体を含むために、ゆえに超コンデンサに起こりうる膨張を制限／遅延するために使用されうる。
【００１１】
段階ｉ）は、少なくとも一つの正電極と、少なくとも一つの負電極と、負電極と正電極との間に挿入される少なくとも一つの隔離板とを組み立てる下位段階ｉ‐１）と、Ｘ−Ｘ軸線に沿って中央自由空間を有する円筒形コイル状要素を形成するためにＸ−Ｘ軸線の周りに組立体を螺旋状に巻く下位段階ｉ‐２）とを包含する。
【００１２】
Ｘ−Ｘ軸線に沿った中央自由空間は、円筒形コイル状要素の最も内側の一周により画定される。
【００１３】
先行技術のプロセスでは、この中央空間は、例えば、コイルの形成または巻付け体の形成を容易にするため中央中実支持体（例えばコア）で占められうる（つまり非自由空間）。
【００１４】
本発明のプロセスでは、下位段階ｉ‐２）［またはより大まかには段階ｉ）］は、好ましくは中央中実支持体を含まずに実行される。
【００１５】
しかしながら、中央中実支持体を抜出する次の下位段階ｉ‐３）が段階ｉｖ）の前に実行されるとすると、このような中央中実支持体により下位段階ｉ‐２）を実行することが可能である。ゆえにこの下位段階ｉ‐３）は、段階ｉｖ）を実行する前に円筒形コイル状要素の中央空間を開放することを可能にする。
【００１６】
段階ｉ）の完了時に、円筒形コイル状要素は、正電極の集電体がコイル状要素の一端部で突出し（つまり「突出」または「延出」する正の集電体）、負電極の集電体がコイル状要素の他端部（つまり反対端部）で突出（つまり「突出」または「延出」する負の集電体）するような構成である。
【００１７】
これは、円筒形コイル状要素が、二つの反対端部において一周する二つの集電体により画定されるためである。
【００１８】
本発明の特に好適な実施形態によれば、Ｘ−Ｘ軸線を中心とする円筒形コイル状要素は加えて、正電極または負電極に装着される隔離板を包含する。こうして、段階ｉ）の間に、以下の要素すなわち、Ｘ−Ｘ軸線を一周するように一緒に巻かれる正電極／隔離板／負電極／隔離板、または隔離板／正電極／隔離板／負電極を得ることが可能になる。
【００１９】
コイル状要素は、加えて、突出する負の集電体の面の少なくとも一つの面にアルカリ金属Ｍ１の層を包含する。
【００２０】
突出する負の集電体は好ましくは穿孔される。
【００２１】
特定の実施形態において、負電極の活性物質は炭素系物質を包含する。
【００２２】
負電極の炭素系物質は、好ましくは、グラフェン、グラファイト、低温炭素（硬質または軟質）、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、およびカーボンファイバから選択される。
【００２３】
負電極の炭素系物質の特定面（Ｂ．Ｅ．Ｔ．法）は、好ましくはおよそ５０ｍ２／ｇ未満である。
【００２４】
負電極は好ましくは、およそ１０μｍから１００μｍまで変化する厚さを有する。
【００２５】
本発明の特に好適な実施形態によれば、負電極の活性物質は、グラファイトと、任意で活性炭、グラフェン、カーバイド誘導炭素、硬質炭素、および軟質炭素から選択される物質とを包含する。
【００２６】
特定の実施形態において、正電極の活性物質は、多孔質の炭素系物質または遷移金属酸化物を包含する。
【００２７】
正電極の遷移金属酸化物は好ましくは、ＭｎＯ２、ＳｉＯ２、ＮｉＯ２、ＴＩＯ２、ＲｕＯ２、ＶＮＯ２から選択される。
【００２８】
多孔質炭素系物質は好ましくは、活性炭、カーバイド誘導炭素（ＣＤＣ）、多孔質炭素ナノチューブ、多孔質カーボンブラック、多孔質カーボンファイバ、カーボンオニオン、そしてコークス由来の炭素（充電によりその多孔性が上昇）から選択される。
【００２９】
本発明の好適な実施形態によれば、正電極の多孔質炭素系物質の特定表面はおよそ１２００ｍ２／ｇから３０００ｍ２／ｇまで（Ｂ．Ｅ．Ｔ．法）、好ましくはおよそ１２００ｍ２／ｇから１８００ｍ２／ｇまで（Ｂ．Ｅ．Ｔ．方法）変化する。
【００３０】
本発明の特に好適な実施形態によれば、正電極の活性物質は、活性炭と、任意でグラファイト、グラフェン、カーバイド誘導炭素、硬質炭素、および軟質炭素から選択される物質とを包含する。
【００３１】
正電極は好ましくは、およそ５０μｍから１５０μｍまで変化する厚さを有する。
【００３２】
活性物質の他に、正電極（あるいは負電極）は概して少なくとも一つの結合剤を包含する。
【００３３】
結合剤は、当業者には従来周知であって５Ｖまでの電位でアルカリ金属Ｍ１（例えばＬ１）に対して化学的に安定している有機結合剤から選択される。このような結合剤のうち、
‐ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）など、フッ化ビニリデンのホモポリマーおよびコポリマー
‐エチエン、プロピレン、およびジエンのコポリマー
‐テトラフルオロエチレンのホモポリマーおよびコポリマー
‐Ｎ‐ビニルピロリドンのホモポリマーおよびコポリマー
‐アクリロニトリルのホモポリマーおよびコポリマー
‐メタクリロニトリルのホモポリマーおよびコポリマー
に特に言及する。
【００３４】
存在する時に、結合剤は好ましくは、電極の総重量に対しておよそ１重量％から１５重量％に相当する。
【００３５】
正電極（あるいは負電極）は、電子伝導性を付与する少なくとも一つの作用剤を付加的に包含しうる。
【００３６】
電子伝導特性を付与する作用剤は、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、Ａｋｚｏ  ＮｏｂｅｌからＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ（登録商標）ＥＣ‐６００ＪＤの名称で販売されている製品など高い比表面積を有するカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン、またはこれらの物質の混合物から選択される炭素でありうる。
【００３７】
本発明によれば、存在する時に、電子伝導特性を付与する物質は、好ましくは、電極の総重量に対しておよそ１から１０重量％に相当する。
【００３８】
活性物質と結合剤と電子伝導特性を付与する作用剤とが電極を形成し、電極は対応の集電体に装着される。
【００３９】
負電極の集電体は、導電材料、特に銅で製作される集電体でありうる。
【００４０】
正電極の集電体は、導電材料、特にアルミニウムで製作される集電体でありうる。
【００４１】
隔離板は概して、電子伝導体ではない多孔物質で製作され、例えばポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）に基づくポリマー物質で製作されるか、繊維（例えばガラス繊維、木繊維、またはセルロース繊維）で製作される。
【００４２】
例として、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）の商標で販売されているポリオレフィンに基づくポリマー物質で製作される隔離板に言及する。
【００４３】
外部ケーシングの本体は下部と上部とを有しうる。
【００４４】
段階ｉｉ）は、正電極の突出集電体を外部ケーシングの本体の下部に、負電極の突出集電体を外部ケーシングの本体の上部に配置するように実行されうる。
【００４５】
段階ｉｉ）は、好ましくは溶接（例えば透明性によるレーザ溶接の使用）、蝋接、拡散蝋接、またはクランプやネジ接触により、負電極の突出集電体が導電材料製の部品に電気接続される下位段階ｉｉ‐１）も包含しうる。透明性によるレーザ溶接の技術は、一周するコイル状要素をすべて電気接続することを可能にする。
【００４６】
段階ｉｉ）は、好ましくは溶接（例えば透明性によるレーザ溶接の使用）、蝋接、拡散蝋接、またはクランプやネジ接触により、正電極の突出集電体が外部ケーシングの本体の下部に電気接続される下位段階ｉｉ‐２）を包含しうる。従来、透明性によるレーザ溶接の技術は、従来の非ハイブリッド対称的超コンデンサの準備プロセスに使用される。一周ごとのコイル状要素をすべて電気接続することが可能になる。
【００４７】
下位段階ｉｉ‐１）およびｉｉ‐２）は同時であるか別々である。
【００４８】
ゆえに、段階ｉｉ）または下位段階ｉｉ‐１）および／またはｉｉ‐２）の完了時に、負電極の突出集電体は外部ケーシングの本体の上部に載置され、正電極の突出集電体は外部ケーシングの本体の下部に載置される。
【００４９】
本発明が上述の実施形態に限定されないことは自明である。これは、外部ケーシングの本体の上部および下部を逆転し、特に負電極の突出集電体が外部ケーシングの本体の下部に載置されて正電極の突出集電体が外部ケーシングの本体の上部に載置される構成を得ることが、完全に実現されうるためである。
【００５０】
そのため、以下に続く説明では、外部ケーシングの本体の上部及び下部を参照すると、段階ｉｉ）の完了時に、負電極の突出集電体が外部ケーシングの本体の上部に載置されて正電極の突出集電体が外部ケーシングの本体の下部に載置されることが考えられる。しかしながら、逆の構成を採用することが可能である。
【００５１】
導電材料製の部品は好ましくは、負電極の集電体のものと同一の導電材料で構成され、特に銅製である。
【００５２】
導電材料製の部品は、（例えば段階ｉｖ）の完了時に）超コンデンサの外部ケーシングの本体の上部を少なくとも部分的に、実際には完全に一時的な漏出防止状態で閉止するための構成を持ちうる。
【００５３】
導電材料製の部品は、特に、導電材料製の部品と外部ケーシングとの間の電気絶縁を保証する漏出防止手段（例えば漏出防止シール）を介して、外部ケーシングの本体の上部を漏出防止状態で通過することが可能である。
【００５４】
外部ケーシングの本体の下部および上部は二つの別々の要素でありうる。その際に段階ｉｉ）は、特に溶接により外部ケーシングの本体を形成するためこれらの部品が機械的に接続される下位段階ｉｉ‐３）を包含する。
【００５５】
下位段階ｉｉ‐１）およびｉｉ‐２）の前または後に、下位段階ｉｉ‐３）が実行されうる。好ましくは下位段階ｉｉ‐１）およびｉｉ‐２）の後に実行される。ゆえに下位段階ｉｉ‐１）およびｉｉ‐２）を容易かつ自由に実行することが可能になる。
【００５６】
外部ケーシングの本体の下部は概して、正電極の集電体のものとの適合性を持つ特にアルミニウム製の電気化学的導電材料で構成される。超コンデンサは加えて、下部と一体的であるか別である蓋を包含し、蓋は、正電極の集電体のものとの適合性を持つ特にアルミニウム製の電気化学的導電材料で構成される。この蓋は、超コンデンサの外部ケーシングの本体をその下部で密封閉止することを可能にする。
【００５７】
外部ケーシングの本体の上部は概して、正電極の集電体のものとの適合性を持つ特にアルミニウム製の電気化学的導電材料で構成される。
【００５８】
しかしながら、負電極の集電体との適合性を持つ特に銅製の電気化学的導電材料を使用することが可能である。これは費用のかかる解決法である（例えば銅とアルミニウムの使用）。さらに、外部ケーシングの本体の下部および上部の電気絶縁を可能にするため、溶接と異なる連結部（例えばかしめ、接着結合その他）を介して、下位段階ｉｉ‐３）を実行することを必要とする。
【００５９】
この実施形態では、導電材料製の部品は、外部ケーシングの本体の上部の一体的部品を形成しうる。
【００６０】
段階ｉｉ）の完了時に、外部ケーシングの本体の下部が、密封状態で好ましくは確実に閉止される。
【００６１】
非水性電解液の有機溶剤は、アルカリ金属Ｍ１のイオンの輸送および解離を最適化することを可能にする。
【００６２】
線形または環状カーボネート、線形または環状エーテル、線形または環状エステル、線形または環状スルホン、スルファミド、およびニトリルから選択される一つ以上の極性非プロトン性化合物を包含しうる。
【００６３】
有機溶剤は好ましくは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、およびエチルメチルカーボネートから選択される少なくとも二つのカーボネートを包含する。
【００６４】
非水性電解液に使用されるアルカリ金属Ｍ１の塩は、Ｍ１ＰＦ６、Ｍ１ＡｓＦ６、Ｍ１ＣｌＯ４、Ｍ１ＢＦ４、Ｍ１Ｃ４ＢＯ８、Ｍ１（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、Ｍ１［（Ｃ２Ｆ５）３ＰＦ３］、Ｍ１ＣＦ３ＳＯ３、Ｍ１ＣＨ３ＳＯ３、Ｍ１Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２、Ｍ１Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２、Ｍ１２ＳＯ４、Ｍ１ＮＯ３、Ｍ１３ＰＯ４、Ｍ１２ＣＯ３、Ｍ１ＦＳＩ（ＦＳＩ＝ビス（フルオロスルホニル）イミド）、Ｍ１ＢＥＴＩ（ＰＦＳＩとしても知られるＢＥＴＩ＝ビス（ペルフルオロエタン‐スルホニル）イミド）、Ｍ１ＴＦＳＩ（ＴＦＳＩ＝ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）から選択され、Ｍ１は本発明で定義されるものである。
【００６５】
含浸段階ｉｉｉ）の完了時に、段階ｉｉｉ）の前に段階ｉｖ）が実行されるとコイル状要素と任意で固体塊に非水性電解液が含浸される。
【００６６】
段階ｉｉｉ）の間に、円筒形コイル状要素と固体塊とを完全に浸すように、余剰の非水性電解液が好ましくは使用される。ゆえにこうしてアルカリ金属Ｍ１の溶解を向上させることが可能になる。
【００６７】
段階ｉｉｉ）または段階ｉｖ）の完了時に、こうして固体塊は円筒形コイル状要素との直接的なイオン接触状態となる。
【００６８】
段階ｉｖ）は、円筒形コイル状要素のコアに固体塊を配置することを可能にする。非水性電解液による円筒形コイル状要素の含浸段階ｉｉｉ）の前または後に実行される。
【００６９】
段階ｉｖ）は、好ましくは段階ｉｉｉ）の後に（つまり本発明のプロセスのさらに下流で）実行される。ゆえに、制御雰囲気で実行される段階の数を減少させることが可能になる。これは、アルカリ金属Ｍ１が概して、段階ｉｖ）および次の段階で、湿度制御雰囲気、特に不活性雰囲気で処理されるからである。
【００７０】
アルカリ金属Ｍ１は好ましくは、リチウムとナトリウムとカリウム、より好ましくはリチウムから選択される。
【００７１】
本発明において、「アルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊」という表現は、固体状の塊を意味する。言い換えると、塊は粉末状ではない。これは、固体塊に存在するアルカリ金属Ｍ１または他の化学元素が固体で非粉末状であることも意味する。
【００７２】
固体塊は好ましくは、円筒形コイル状要素のものより大きいか等しい高さを有する。ゆえに、段階ｖ）の間に円筒形コイル状要素の電極の全高にわたってアルカリ金属Ｍ１のイオンを用意することが可能となる。
【００７３】
このアルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊は、好ましくは中空円筒体の形、または特に円筒形である固体バーや固体ロッドの形である。
【００７４】
バーまたはロッドは、およそ１ｍｍから５０ｍｍの範囲、好ましくはおよそ５から２０ｍｍの範囲の直径を有しうる。
【００７５】
バーまたはロッドは、円筒形コイル状要素の中央自由空間の直径にできる限り近い直径を有しうる。ゆえにアルカリ金属Ｍ１のイオンが移動する距離を最小にすることが可能となる。
【００７６】
固体塊は、アルカリ金属Ｍ１のみから成るか、銅など別の導電材料を付加的に包含しうる。
【００７７】
固体塊がアルカリ金属Ｍ１のみから成る時には、好ましくはアルカリ金属Ｍ１の固体バーまたは固体ロッドの形である。
【００７８】
固体塊が導電材料を付加的に包含する時には、導電材料の内層と内層を囲繞するアルカリ金属Ｍ１の外層とを包含する中空円筒体の形、または導電材料の中央コアと中央コアを囲繞するアルカリ金属Ｍ１の層とを包含する中実円筒体の形でありうる。
【００７９】
内層または中央コアの導電材料は、導電材料の発泡体（多孔質導電材料）の形でありうる。ゆえに段階ｉｉｉ）またはｉｖ）の間に、導電材料の発泡体の中にアルカリ金属Ｍ１を装着することと、アルカリ金属Ｍ１と非水性電解液との間の交換のための表面積を増大させることが可能になる。
【００８０】
段階ｉｖ）による挿嵌は、好ましくは、外部ケーシングの本体の上部により実行される。
【００８１】
［段階ｉｖ）が段階ｉｉｉ）の後に実行される場合に］段階ｉｖ）の、または［段階ｉｖ）が段階ｉｉｉ）の前に実行される場合に］段階ｉｉｉ）の完了時に、外部ケーシングの本体の上部は好ましくは密閉状態で一時的に閉止される。
【００８２】
ゆえに一時的閉止により、初期形成段階ｖ）が実行されてしまうと固体塊を抜出する段階ｖｉ）を実行することが可能になる。
【００８３】
段階ｖ）により、負電極へアルカリ金属Ｍ１のイオンを挿入すること、ゆえに負電極をより低い電位にすることが可能になる。
【００８４】
段階ｖ）で、固体塊は、上に定義された導電材料製の部品（「導電材料製の第１部品」としても知られる）に、または特に銅または銅合金（例えば真鍮）製である導電材料製の別の部品（「導電材料製の第２部品」としても知られる）に、機械的および電気的に接続されうる。
【００８５】
導電材料製の第２部品は、導電材料製の第１部品との直接的または間接的な電気接続を保証するための構成を持つ。ゆえにこれは、導電材料製の二つの部品を介して負電極に固体塊を電気的に接続することを可能にする。
【００８６】
ゆえに、導電材料製の第１部品または導電材料製の第１および第２部品を介して固体塊と負電極との間の電気接続が設けられうる。
【００８７】
概して、段階ｉｖ）およびｖ）は同時発生的である。言い換えると、固体塊と負電極との間の電気接続は、円筒形コイル状要素の中央自由空間への固体塊の挿嵌の間に、特に円筒形コイル状要素の中央自由空間へ固体塊が完全に挿嵌された時に行われる。ゆえに、固体塊と導電材料製の第１部品との電気接触により、または導電材料製の第２部品と導電材料製の第１部品との電気接触により、段階ｖ）の電気接続が行われ、導電材料製の第１部品はそれ自体が負電極の突出集電体との接触状態にある。
【００８８】
この接触が行われるとすぐに、これは、コイル状要素の負電極と固体塊との間に短絡を形成し、負電極へのアルカリ金属Ｍ１のイオンの移動を引き起こす。
【００８９】
導電材料製の第１および第２部品の間の電気接続は、直接的または間接的である（つまり直接的または間接的な短絡）。
【００９０】
直接的な電気接続は、二つの部品が機械的および電気的な接触状態であることを含意する。
【００９１】
直接的な接触は、正および負極の間の接触を防止することを除いて特定の注意を伴わずに（外部ケーシングの本体が閉止されると）段階ｖ）を実行することを可能にする。
【００９２】
導電材料製の第１部品と導電材料製の第２部品との間の直接的な連結タイプは、電気支持体および漏出防止シールによるネジ結合、挟持、クリップ固定、または１／４回転ロックを含みうる。
【００９３】
間接的な電気接続は、例えば、電位差のある部品の間での循環電流の印加、または被制御レジスタの存在を伴う。これは、段階ｖ）の間に負電極でのアルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入のプロセスをより良好に制御することを可能にする。
【００９４】
本実施形態は、被制御レジスタでの電流の循環の指令、ゆえにこのレジスタの充分な初期配分、あるいは電流の電位または通過を保証するため充電／放電ラックまたは供給制御の使用を伴う。
【００９５】
このような実施形態の利点は、段階ｖ）の終了を判断するために負電極と正電極の電位変化を監視することが可能であることである。
【００９６】
導電材料製の第１部品と導電材料製の第２部品との間の間接的な連結タイプは、以下を含む。
‐導電材料製の二つの部品の間に載置されて、導電材料製部品に機械的に接続される絶縁中間部品（例えばエラストマまたは熱可塑性物質製）、
‐外部電気回路（充電器／放電器）、外部レジスタ、または外部短絡スイッチを使用した導電材料製の二つの部品の間の電気接続、
‐導電材料製の二つの部品の間に載置されて導電材料製部品の間に機械的に接続される抵抗率制御の中間部品。
【００９７】
絶縁中間部品は、導電材料製の二つの部品の間に漏出防止性を付与する。
【００９８】
抵抗率制御の中間部品（「抵抗制御スペーサ」としても知られる）の使用の場合に、導電材料製の二つの部品の間の電気接続は、抵抗率制御の中間部品により付与される電気抵抗を介して行われる。
【００９９】
この抵抗率制御の中間部品はまた、導電材料製の二つの部品の間に漏出防止性を付与する（例えばエラストマまたは熱可塑性物質製）。
【０１００】
導電材料製の第２部品は、（例えば段階ｉｖ）の完了時に）超コンデンサの外部ケーシングの本体の上部を少なくとも部分的、実際には完全に、一時的な漏出防止（つまり密封）状態で閉止するための構成を持つ。
【０１０１】
本発明の特に好適な実施形態によれば、導電材料製の第１および第２部品（そして任意で絶縁または抵抗率制御の中間部品）の組み合わせは、（例えば段階ｉｖ）の完了時に）超コンデンサの外部ケーシングの本体の上部を完全に閉止する。
【０１０２】
詳しく説明すると、導電材料製の第１部品は、円筒形コイル状要素の中央自由空間への固体塊の通過および挿嵌を可能にする［段階ｉｖ）］中央自由空間を包含し、導電材料製の第２部品は、段階ｉｖ）の完了時（つまり挿嵌が完了した時）に第１部品の中央自由空間を完全に被覆または閉止するための構成を持つ。ゆえに、段階ｉｖ）の間に、導電材料製の第１部品の中央自由空間を介して円筒形コイル状要素の中央自由空間へ固体塊が挿嵌される。挿嵌の終了時に、導電材料製の第１および第２部品の組み合わせは、外部ケーシングの本体の上部を一時的な漏出防止状態で閉止する。
【０１０３】
導電材料製の第２部品は、第１部品の中央自由空間を完全に被覆するための構成を持ち、中央自由空間のものより大きい直径または長さを有しうる。
【０１０４】
本発明の特に好適な実施形態によれば、導電材料製の第２部品は、掴み手段として作用するための構成を持つ。ゆえにこうして、段階ｖｉ）の間に固体塊の抜出を容易にすることを可能にする。
【０１０５】
導電材料製の第２部品が第１部品の中央自由空間を完全に閉止するがこれを被覆しないための構成を持つ時に、導電材料製の第２部品は中央自由空間へ完全に挿嵌されるように構成されうる。
【０１０６】
例えば固体塊を囲繞するカラーの形であり、カラーは導電材料製の第１部品との機械的および電気的接触状態にある。
【０１０７】
この実施形態において、固体塊は加えて、絶縁物質製の掴み手段に機械的に接続されうる。こうして、段階ｖｉ）の間に固体塊の抜出を容易にすることを可能にする。
【０１０８】
絶縁中間部品（あるいは抵抗率制御の中間部品）は、コイル状要素の中央自由空間への固体塊の通過および挿嵌［段階ｉｖ）］を可能にする中央自由空間も包含し、導電材料製の第２部品は、段階ｉｖ）の完了時に（つまり挿嵌が完了した時に）絶縁中間部品（あるいは抵抗率制御の中間部品）の中央自由空間を完全に被覆または閉止するための構成を持つ。ゆえに段階ｉｖ）の間に、絶縁中間部品（あるいは抵抗率制御の中間部品）と導電材料製の第１部品との中央自由空間を介して、固体塊が円筒形コイル状要素の中央自由空間へ挿嵌される。挿嵌の終了時に、導電材料製の第１および第２部品（そして任意で絶縁または抵抗率制御の中間部品）の組み合わせが、超コンデンサの外部ケーシングの本体の上部を一時的な漏出防止状態で閉止する。
【０１０９】
固体塊の挿嵌を容易にするため、導電材料製の第１部品の中央自由空間（あるいは絶縁または抵抗率制御の中間部品の中央自由空間）は、円筒形コイル状要素の中央自由空間のもの（例えば直径）と実質的に同一の寸法（例えば直径）を有する。
【０１１０】
導電材料製の第２部品は好ましくは、導電材料製の第１および第２部品の間の電気接続および接触を向上させるように、特に導電材料製の第１部品のものと同一の形状を持つ矩形、方形、または円筒形の形状である。
【０１１１】
絶縁または抵抗率制御の中間部品以外の、導電材料製の第１および第２部品の間の他の漏出防止手段は、ケーシングの本体の上部に一時的な漏出防止状態の閉止を行うのに使用されうる。
【０１１２】
段階ｖ）は、負電極をこの電極の全電荷のおよそ７０％から９５％の範囲の値まで、好ましくはこの電極の全電荷のおよそ８０％から９０％の範囲の値までアルカリ金属Ｍ１のイオンでチャージすることを可能にするのに充分な時間だけ持続する。
【０１１３】
負電極のチャージが不充分である場合には、不安定になりその電位が時間とともに再び上昇する。
【０１１４】
負電極が過剰にチャージされた場合には、動作時に飽和状態までチャージして劣化する。
【０１１５】
本発明の一実施形態によれば、段階ｖ）は少なくとも２４時間、好ましくは少なくとも７日間は持続する。
【０１１６】
イオン拡散を増加して負電極の形成を加速し、こうして使用される電解液での固体塊の消費を加速するため、段階ｖ）は、周囲温度（つまり２０℃〜２５℃）または周囲温度より高い温度（例えば２５℃と７０℃の間）で実行されうる。
【０１１７】
段階ｖｉ）の間に、円筒形コイル状要素から固体塊が抜出される。
【０１１８】
ゆえに、段階ｖｉ）の完了時に、超コンデンサはもはやアルカリ金属Ｍ１を包含しない。さらに、一方では、中央空間が再び空になり、他方では、続く超コンデンサの経年化の間に放出される気体の圧力の収集を可能にして外部ケーシングの変形を防止または制限するため、段階ｖ）の間に生成される気体が超コンデンサの内側から漏出する。
【０１１９】
段階ｖｉｉ）は好ましくは、例えばリベットタイプの閉止プラグ、蓋、（例えば摩擦攪拌溶接技術による）溶接部、または任意で過圧に抵抗するための値を備えるキャップを使用して実行される。当業者に周知の他の方法により段階ｖｉｉ）が実行されてもよい。
【０１２０】
閉止段階は概して確定的であり、すなわち段階ｖｉｉ）の完了時に超コンデンサは機能的である。
【０１２１】
本発明において、「機能的超コンデンサ」の語は、超コンデンサが試験および／または制御とその後の包装、そして最終的な販売の用意が整っていることを意味する。
【０１２２】
閉止プラグは、好ましくは、導電材料製の第１部品の中央自由空間を閉止するための構成を持つ。
【０１２３】
プロセスは付加的に、段階ｖｉ）の後または段階ｖｉ）の間に、外部ケーシングの本体に存在する余剰の非水性電解液を空にする段階ｖｉ’）を包含しうる。
【０１２４】
ゆえにこの段階ｖｉ’）は、段階ｖｉ）による固体塊の抜出の後でコイル状要素の中央自由空間を増大することを可能にする。
【０１２５】
本発明の別の主題は、本発明のプロセスにより得られることを特徴とする円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサである。
【０１２６】
これは、段階ｖｉ）の完了時に、円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサがアルカリ金属Ｍ１の残余を含有しないためである。固体塊のアルカリ金属Ｍ１の部分は、初期形成段階［段階ｖ）］で負電極に挿入されており、固体塊のアルカリ金属Ｍ１の他の部分（つまり残りの部分）は続く段階ｖｉ）で抜出されている。
【０１２７】
本発明の幾つかの実施形態が、図１から図６を参照して以下で説明される。
【発明を実施するための形態】
【０１２８】
図１は、段階ｉｉ）の完了時に得られる本発明の超コンデンサの（図１（ａ）参照）、また円筒形コイル状要素の中央自由空間への段階ｉｖ）での挿嵌前のアルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊の（図１（ｂ）参照）、横軸線における断面図を表す。
【０１２９】
詳しく記すと、図１（ａ）は、少なくとも一つの円筒形コイル状要素２と、この円筒形コイル状要素２を収容することが想定される本体を含む外部ケーシング３とを包含する円筒形アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサ１を示す。
【０１３０】
円筒形コイル状要素２は、少なくとも一つの正電極と、少なくとも一つの負電極と、正電極および負電極の間に挿入される少なくとも一つの隔離板とを包含し、正電極および負電極と隔離板とはＸ−Ｘ軸線を一周するように一緒に巻かれ、円筒形コイル状要素はＸ−Ｘ軸線に沿って中央自由空間４を有する。正電極は、アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入を可能にする、および／または、アルカリ金属Ｍ１のイオンの吸着および脱着を可能にする少なくとも一つの正電極活性物質を包含し、正電極は正電極集電体に装着され、負電極は、アルカリ金属Ｍ１のイオンの挿入および脱挿入が可能な少なくとも一つの負電極活性物質を包含し、負電極は負電極集電体に装着される。
【０１３１】
外部ケーシング３の本体は、下部５と上部６とを有する。
【０１３２】
段階ｉｉ）の完了時に、円筒形コイル状要素２が外部ケーシング３の本体へ挿嵌される。さらに、正電極７の突出集電体が外部ケーシングの本体の下部５に載置され、負電極８の突出集電体が外部ケーシング３の本体の上部６に載置される。外部ケーシングの本体の下部は密封閉止される。
【０１３３】
段階ｉｉ）は付加的に、好ましくは溶接（例えば透明性によるレーザ溶接の使用）、蝋着、拡散蝋着、またはクランプやネジ接触により、負電極８の突出集電体が導電材料製の第１部品９に電気接続される下位段階ｉｉ‐１）を包含する。透明性によるレーザ溶接の技術は、一周するコイル状要素のすべてを電気的に接続することを可能にする。
【０１３４】
段階ｉｉ）は付加的に、好ましくは溶接（例えば透明性によるレーザ溶接の使用）、蝋着、拡散蝋着、またはクランプやネジ接触により、正電極７の突出集電体が外部ケーシング３の本体の下部５に電気接続される下位段階ｉｉ‐２）を包含する。透明性によるレーザ溶接の技術は、従来の非ハイブリッド対称超コンデンサの準備プロセスで従来使用されている。一周するコイル状要素すべての電気接続を可能にする。
【０１３５】
導電材料製の第１部品９は、好ましくは、特に銅または銅合金で製作される負電極の集電体のものと同一の導電材料で構成される。
【０１３６】
図１（ａ）において、導電材料製の第１部品９は、超コンデンサの外部ケーシング３の本体の上部６を一時的な漏出防止状態で部分的に閉止する。
【０１３７】
導電材料製の部品９は、特に漏出防止手段１０（例えば漏出防止シール）を介して外部ケーシング３の本体の上部を漏出防止状態で通過し、これは導電材料製の部品９と外部ケーシング３との間の電気絶縁を保証する。
【０１３８】
導電材料製の第１部品９は、アルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊１２の、コイル状要素２の中央自由空間４への通過および挿嵌（段階ｉｖ））を可能にする中央自由空間１１を包含する。
【０１３９】
外部ケーシング３の本体の下部５および上部６は、二つの別々の要素であってもよい。その際に段階ｉｉ）は、特に溶接によりケーシングの本体を形成するためにこれらの部品が機械的に接続される下位段階ｉｉ‐３）を包含する。
【０１４０】
ケーシング３の本体の下部５は、特にアルミニウム製の正電極の集電体のものとの適合性を持つ電気化学的導電材料で構成される。
【０１４１】
ケーシングの本体の上部６は、特にアルミニウム製の正電極の集電体のものとの適合性を持つ電気化学的導電材料で構成される。
【０１４２】
図１（ｂ）は、段階ｉｖ）により導電材料製の第１部品９の中央自由空間１１を介してコイル状要素の中央自由空間４へ挿嵌されることが望ましい、アルカリ金属Ｍ１を包含する固体塊１２を表している。アルカリ金属Ｍ１は好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウム、より好ましくはリチウムから選択される。図１（ｂ）は、コイル状要素２のものより大きい高さを有する固体塊１２を示している。このため、こうして段階ｉｖ）の間にコイル状要素２の電極の全高より上にアルカリ金属を設けることが可能になる。
【０１４３】
図１（ｂ）に図示された固体塊１２は、アルカリ金属Ｍ１のみから成り、固体バーまたは固体ロッドの形、特に円筒形で設けられる。
【０１４４】
バーまたはロッド１２は、およそ１ｍｍから５０ｍｍの範囲、好ましくはおよそ５ｍｍから２０ｍｍの範囲の直径を有しうる。
【０１４５】
段階ｖ）により固体塊１２と負電極との電気接続を可能にするため、導電材料製、特に銅または銅合金製の第２部品１３に固体塊１２が機械的および電気的に接続される。導電材料製のこの第２部品１３は、導電材料製の第１部品９との電気接続を保証するための構成を持つ。ゆえに、導電材料製の二つの部品９，１３を介して、固体塊１２を負電極と電気接続することが可能になる。
【０１４６】
図２は、段階ｉｖ）［または固体塊の挿嵌の段階ｉｖ）が段階ｉｉｉ）の前に行われる場合には段階ｉｉｉ）］の完了時に得られるような、本発明の超コンデンサの横軸線での断面図を示す。
【０１４７】
導電材料製の第２部品１３は、段階ｉｖ）の完了時に（つまり挿嵌が完了した時に）第１部品９の中央自由空間１１を完全に被覆または閉止するための構成を持つ。ゆえに、段階ｉｖ）の間に、導電材料製の第１部品９の中央自由空間１１を介してコイル状要素２の中央自由空間４へ固体塊１２が挿嵌される。挿嵌の終了時に、導電材料製の第１部品９は導電材料製の第２部品１３との機械的および電気的な接触状態にあって、導電材料製の第１および第２部品９，１３の組み合わせは、外部ケーシング３の本体の上部６を一時的な密封状態で完全に閉止する。
【０１４８】
図２は、導電材料製の第１および第２部品９，１３の間での直接的な電気接続を示す。
【０１４９】
固体塊１２の挿嵌を容易にするため、導電材料製の第１部品９の中央自由空間１１は、コイル状要素２の中央自由空間４のものと略同一の寸法（例えば直径）を有する。
【０１５０】
導電材料製の第１および第２部品９、１３の間の接触および接続を改良するように、導電材料製の第２部品１３は好ましくは矩形、方形、または円筒形であり、特に導電材料製の第１部品９のものと同一の形状を持つ。
【０１５１】
導電材料製の第１および第２部品９，１３の間の漏出防止手段は、外部ケーシング３の本体の上部６の漏出防止と一時的な閉止とを保証するのに使用されうる。
【０１５２】
段階ｉｖ）の完了時に、導電材料製の第１および第２部品の組み合わせは、ケーシングの本体の上部を完全に閉止する。
【０１５３】
さらに、段階ｉｖ）は、負電極８の延出集電体への固体塊１２の電気接続（つまり同時に段階ｉｖ）とｖ））を可能にする。
【０１５４】
図３は、段階ｖｉｉ）の完了時に得られる本発明の超コンデンサの横軸線での断面図を表す。超コンデンサの密封（そして確定的な）閉止は、例えばリベットタイプの閉止栓１４、蓋、溶接部（例えば摩擦攪拌溶接技術による）、または過圧に抵抗するためのバルブを任意で備えるキャップによって実行される。この閉止栓１４は、導電材料製の第１部品９の中央自由空間１１を閉止するための構成を持つ。
【０１５５】
図４は、導電材料製の第１および第２部品９，１３の間の電気接続が間接的である本発明の実施形態を表す。
【０１５６】
この実施形態において、導電材料製の第１部品９と導電材料製の第２部品１３との間の間接的な連結のタイプは、導電材料製の二つの部品の間に載置されて導電材料製のこれらの部品に機械的に接続される中間部品１５を伴う。
【０１５７】
この中間部品１５は絶縁部品（つまりエラストマまたは熱可塑性物質製）である。
【０１５８】
導電材料製の二つの部品９，１３の間の電気接続は、外部電気回路１６（充電器／放電器）と電気連結部１７とを使用して行われる。絶縁中間部品１５は、導電材料製の二つの部品９，１３の間の漏出防止を保証する。
【０１５９】
図５は、導電材料製の第１および第２部品９，１３の間の電気接続が間接的である本発明の実施形態を表す。
【０１６０】
この実施形態において、導電材料製の第１部品９と導電材料製の第２部品１３との間の間接的な連結タイプは、導電材料製の二つの部品の間に載置されて導電材料製のこれらの部品に機械的に接続される中間部品１５’を必要とする。
【０１６１】
この中間部品１５’は絶縁部品（例えばエラストマまたは熱可塑性物質製）である。
【０１６２】
導電材料製の二つの部品９，１３の間の電気接続は、外部レジスタ１６’（充電器／放電器）と電気連結部１７’とを使用して行われる。絶縁中間部品１５’は、導電材料製の二つの部品９，１３の間の漏出防止を保証する。
【０１６３】
図６は、導電材料製の第１および第２部品９，１３の間の電気接続が間接的である本発明の実施形態を表す。
【０１６４】
この実施形態において、導電材料製の第１部品９と導電材料製の第２部品１３との間の間接的な連結タイプは、導電材料製の二つの部品の間に載置されて導電材料製のこれらの部品に機械的に接続される中間部品１５”を伴う。
【０１６５】
この中間部品１５”は絶縁部品（例えばエラストマまたは熱可塑性物質製）である。
【０１６６】
導電材料製の二つの部品９，１３の間の電気接続は、外部短絡スイッチ１６”と電気連結部１７”とを使用して行われる。絶縁中間部品１５”は、導電材料製の二つの部品９，１３の間の漏出防止を保証する。
【０１６７】
図７は、導電材料製の第１および第２部品９，１３の間の電気接続が間接的である本発明の実施形態を表す。
【０１６８】
この実施形態において、導電材料製の第１部品９と導電材料製の第２部品１３との間の間接的な連結タイプは、導電材料製の二つの部品の間に載置されて導電材料製のこれらの部品に機械的に接続される中間部品１８を伴う。
【０１６９】
中間部品１８は抵抗率制御部品（例えば、エラストマまたは熱可塑性物質製）である。
【０１７０】
導電材料製の二つの部品９，１３の間の電気接続は、（「抵抗制御スペーサ」としても知られる）中間部品１８により提供される電気抵抗を介して行われる。
【０１７１】
中間部品１８は、導電材料製の二つの部品９，１３の間の漏出防止も保証する。
【符号の説明】
【０１７２】
１  アルカリ金属イオンハイブリッド超コンデンサ
２  コイル状要素
３  外部ケーシング
４  中央自由空間
５  下部
６  上部
７  正電極
８  負電極
９  導電材料
１０  漏出防止手段
１１  中央自由空間
１２  固体塊
１３  導電材料
１４  閉止栓
１５，１５’，１５”  中間部品
１６  外部電気回路
１６’  外部レジスタ
１６”  外部短絡スイッチ
１７，１７’，１７”  電気連結部
１８  中間部品
【図１ａ）】
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【図１ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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